(57)【要約】【課題】  ハイブリッド自動車のモータ駆動装置の高効率化が要求されている。【解決手段】  第１及び第２の直流導体１ａ，１ｂに回生動作可能なインバータから成る第１の変換回路３を介して電動機を接続し、更にインバータ機能も有する整流回路から成る第２の変換回路５を介して発電機１０を接続する。蓄電池６と第１及び第２の直流導体１ａ，１ｂとの間に降圧及び昇圧可能な第３の変換回路７を接続する。第１及び第２の直流導体１ａ，１ｂ間に共通のソフトスイッチング回路８を接続する。【選択図】図１
2006352942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の直流導体と、
交流電動機又は回生動作可能な交流電動機から成る第１の交流機器を接続するための複数の第１の交流導体と、
前記第１及び第２の直流導体と前記複数の第１の交流導体との間に接続され、且つ直流−交流変換又は直流−交流変換と交流−直流変換との両方を行うための複数の変換用スイッチを含んでいる第１の変換回路と、
交流発電機又は交流電動機機能を有する交流発電機から成る第２の交流機器を接続するための複数の第２の交流導体と、
前記第１及び第２の直流導体と前記複数の第２の交流導体との間に接続され且つ交流−直流変換又は交流−直流変換と直流−交流変換との両方を行うための複数の変換用スイッチを含んでいる第２の変換回路と、
蓄電池と、
前記蓄電池と前記第１及び第２の直流導体との間に接続され且つ前記蓄電池の電圧を昇圧して前記第１及び第２の直流導体間に供給する機能と前記第１及び第２の直流導体間の電圧を降圧して前記蓄電池に供給する機能とを有し且つ複数の変換用スイッチを含んでいる第３の変換回路と、
前記第１の変換回路の前記変換用スイッチと前記第２の変換回路の前記変換用スイッチと前記第３の変換回路の前記変換用スイッチとの内の少なくとも２つにそれぞれ並列に接続された個別又は寄生のスナバ用コンデンサと、
前記第１及び第２の直流導体間に接続され且つソフトスイッチング用リアクトルを含み且つ前記第１、第２及び第３の変換回路の前記複数の変換用スイッチ内の少なくとも１つのターンオンの直前に前記スナバ用コンデンサの電荷を前記ソフトスイッチング用リアクトルに基づく共振動作で放出させる機能を有しているソフトスイッチング回路と、
を備えていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記第１の変換回路は、前記第１及び第２の直流導体間に接続された少なくとも、第１及び第２の変換用スイッチの直列回路と第３及び第４の変換用スイッチの直列回路とを含み、
前記複数の第１の交流導体の１つは、前記第１及び第２の変換用スイッチの相互接続点に接続され、前記複数の第１の交流導体の別の１つは前記第３及び第４の変換用スイッチの相互接続点に接続されていることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１、第２、第３及び第４の変換用スイッチのそれぞれは、制御可能な半導体スイッチとこの半導体スイッチに対して並列に接続された個別又は寄生のダイオードとから成り、前記ダイオードは前記第１の交流機器の交流出力を直流に変換することができる方向性を有していることを特徴とする請求項２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第２の変換回路は、前記第１及び第２の直流導体間に接続された少なくとも第５及び第６の変換用スイッチの直列回路と、第７及び第８の変換用スイッチの直列回路とを含み、前記複数の第２の交流導体の１つは前記第５及び第６の変換用スイッチの相互接続点に接続され、前記複数の第２の交流導体の別の１つは前記第７及び第８の変換用スイッチの相互接続点に接続されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第５、第６、第７及び第８の変換用スイッチのそれぞれは、制御可能な半導体スイッチとこの半導体スイッチに対して並列に接続された個別又は寄生のダイオードとから成り、前記ダイオードは前記第２の交流機器の交流出力を直流に変換することができる方向性を有していることを特徴とする請求項４記載の電流変換装置。
【請求項６】
前記第３の変換回路は、前記第１の直流導体に接続された一端を有する第９の変換用スイッチと、前記第９の変換用スイッチと前記第２の直流導体との間に接続された第１０の変換用スイッチと、前記第１０の変換用スイッチに対して前記蓄電池を介して並列に接続された電圧変換用リアクトルとから成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第９及び第１０の変換用スイッチのそれぞれは、制御可能な半導体スイッチとこの半導体スイッチに並列に接続された個別又は寄生のダイオードとを有し、前記ダイオードは前記第２の直流導体から前記第１の直流導体側に向って順方向電流が流れることを許す方向性を有していることを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記ソフトスイッチング回路は、
前記第１及び第２の直流導体間に第１のソフトスイッチング用スイッチ手段を介して接続され且つ前記蓄電池よりも高い電圧になる第１のソフトスイッチング用コンデンサ又は第１の補助直流電源と、
前記第１及び第２の直流導体間に第２のソフトスイッチング用スイッチ手段と第２のソフトスイッチング用コンデンサ又は第２の補助直流電源又は前記蓄電池とを介して接続されたソフトスイッチング用リアクトルと、
前記ソフトスイッチング回路によるソフトスイッチング対象の前記変換用スイッチのターンオン時点よりも前に前記第２のソフトスイッチング用スイッチ手段をオン制御し、前記スナバ用コンデンサの電荷の放出後に前記第２のソフトスイッチング用スイッチ手段をオフ制御し、前記第２のソフトスイッチング用スイッチ手段のターンオン時点又は前記スナバ用コンデンサの放電開始時点又は前記第２のソフトスイッチング用スイッチ手段のターンオン時点から前記スナバ用コンデンサの放電開始時点までの期間内に前記第１のソフトスイッチング用スイッチ手段をターンオフ制御し、前記第２のソフトスイッチング用スイッチ手段のターンオフ時点又はこれよりも後の時点で前記第１のソフトスイッチング用スイッチ手段をターンオン制御するスイッチ制御手段と、
から成ることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記第１のソフトスイッチング用スイッチ手段は、制御可能な半導体スイッチと、この半導体スイッチに並列に接続されたダイオードとから成ることを特徴とする請求項８記載の電力変換装置。
【請求項１０】
更に、前記第１のソフトスイッチング用スイッチ手段に並列に接続された個別又は寄生のスナバ用コンデンサを有することを特徴とする請求項８又は９記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記第２のソフトスイッチング用スイッチ手段は制御可能な半導体スイッチと、この半導体スイッチに並列に接続されたダイオードとから成り、前記ダイオードは前記第２の直流導体から前記ソフトスイッチング用リアクトルを介して前記第１の直流導体の方向に順方向電流が流れることを許す方向性を有していることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記第２のソフトスイッチング用スイッチ手段は、４個のスイッチのブリッジ接続回路から成り、前記ソフトスイッチング用リアクトルは前記ブリッジ接続回路の対の相互接続点間に接続されていることを特徴とする請求項８記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記第２のソフトスイッチング用スイッチ手段は、２つの半導体スイッチを互いに逆方向に並列接続した交流スイッチ回路であることを特徴とする請求項８記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車のモータ駆動装置に好適な電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車のモータ駆動装置は、例えば特許文献１に開示されているように、蓄電池と、車の駆動源としての回生動作可能な交流電動機と、電動機機能を有する交流発電機と、この交流発電機を駆動するためのエンジンと、蓄電池の電圧を昇圧して交流電動機に供給し且つ交流電動機及び／又は交流発電機の出力電圧を降圧して蓄電池に供給するコンバータと、コンバータと交流電動機との間に接続されたインバータと、交流発電機とコンバータ及びインバータとの間に接続されたインバータ動作可能な整流回路とから成る。
【０００３】
一般的に、車の発進及び低速走行時には、エンジンを停止して電動機のみで車軸が駆動される。また、通常走行時には、エンジンと電動機との両方で車軸が駆動され、同時に発電機がエンジンで駆動され、発電機の出力で電動機が駆動される。加速時には、最高出力が得られるようにエンジンを駆動すると共に蓄電池からも電動機に電力を供給する。減速及び制動時には、エンジンを空回り又は停止させ、車輪によって電動機及び発電機を回転させ、回生されたエネルギーで蓄電池を充電する。従って、減速及び制動時のエネルギー損失が低減し、燃料を低減することができる。
【０００４】
ところで、モータ駆動装置におけるコンバータ、インバータ及び整流回路は、周知のＰＷＭ（パルス幅変調）制御のために例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）から成る変換用スイッチとここに並列に接続された帰還用ダイオードとを含み、変換用スイッチは比較的高い周波数でオン・オフ制御される。しかし、変換用スイッチがハードスイッチングされると、比較的大きな電力損失及びノイズが生じる。また、ＩＧＢＴを使用する場合には、これに並列接続するための個別の帰還用ダイオードが必要になるのみでなく、ここでの損失も生じる。
【０００５】
インバータ、コンバータ等の電力変換装置において変換用スイッチをソフトスイッチングさせることは、例えば特許文献２等で既に知られている。しかし、インバータ又はコンバータのソフトスイッチング回路を例えばハイブリッド自動車のように、蓄電池、電動機及び発電機を含む装置に単に適用しても目的とするソフトスイッチングを達成することができない。
【特許文献１】特開２００４−２７４９４５号公報
【特許文献２】特開２００１−２３８４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、蓄電池、電動機、発電機のための複数の変換回路を含むシステムにおいて、スイッチング損失を容易に低減することが困難なことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明は、
第１及び第２の直流導体と、
交流電動機又は回生動作可能な交流電動機から成る第１の交流機器を接続するための複数の第１の交流導体と、
前記第１及び第２の直流導体と前記複数の第１の交流導体との間に接続され、且つ直流−交流変換又は直流−交流変換と交流−直流変換との両方を行うための複数の変換用スイッチを含んでいる第１の変換回路と、
交流発電機又は交流電動機機能を有する交流発電機から成る第２の交流機器を接続するための複数の第２の交流導体と、
前記第１及び第２の直流導体と前記複数の第２の交流導体との間に接続され且つ交流−直流変換又は交流−直流変換と直流−交流変換との両方を行うための複数の変換用スイッチを含んでいる第２の変換回路と、
蓄電池と、
前記蓄電池と前記第１及び第２の直流導体との間に接続され且つ前記蓄電池の電圧を昇圧して前記第１及び第２の直流導体間に供給する機能と前記第１及び第２の直流導体間の電圧を降圧して前記蓄電池に供給する機能とを有し且つ複数の変換用スイッチを含んでいる第３の変換回路と、
前記第１の変換回路の前記変換用スイッチと前記第２の変換回路の前記変換用スイッチと前記第３の変換回路の前記変換用スイッチとの内の少なくとも２つにそれぞれ並列に接続された個別又は寄生のスナバ用コンデンサと、
前記第１及び第２の直流導体間に接続され且つソフトスイッチング用リアクトルを含み且つ前記第１、第２及び第３の変換回路の前記複数の変換用スイッチ内の少なくとも１つのターンオンの直前に前記スナバ用コンデンサの電荷を前記ソフトスイッチング用リアクトルに基づく共振動作で放出させる機能を有しているソフトスイッチング回路と、
を備えていることを特徴とする電力変換装置に係わるものである。
【０００８】
なお、請求項２に示すように、前記第１の変換回路は、前記第１及び第２の直流導体間に接続された少なくとも、第１及び第２の変換用スイッチの直列回路と第３及び第４の変換用スイッチの直列回路とを含み、前記複数の第１の交流導体の１つは、前記第１及び第２の変換用スイッチの相互接続点に接続され、前記複数の第１の交流導体の別の１つは前記第３及び第４の変換用スイッチの相互接続点に接続されていることが望ましい。
また、請求項３に示すように、前記第１、第２、第３及び第４の変換用スイッチのそれぞれは、制御可能な半導体スイッチとこの半導体スイッチに対して並列に接続された個別又は寄生のダイオードとから成り、前記ダイオードは前記第１の交流機器の交流出力を直流に変換することができる方向性を有していることが望ましい。
また、請求項４に示すように、前記第２の変換回路は、前記第１及び第２の直流導体間に接続された少なくとも第５及び第６の変換用スイッチの直列回路と、第７及び第８の変換用スイッチの直列回路とを含み、前記複数の第２の交流導体の１つは前記第５及び第６の変換用スイッチの相互接続点に接続され、前記複数の第２の交流導体の別の１つは前記第７及び第８の変換用スイッチの相互接続点に接続されることが望ましい。
また、請求項５に示すように、前記第５、第６、第７及び第８の変換用スイッチのそれぞれは、制御可能な半導体スイッチとこの半導体スイッチに対して並列に接続された個別又は寄生のダイオードとから成り、前記ダイオードは前記第２の交流機器の交流出力を直流に変換することができる方向性を有していることが望ましい。
また、請求項６に示すように、前記第３の変換回路は、前記第１の直流導体に接続された一端を有する第９の変換用スイッチと、前記第９の変換用スイッチと前記第２の直流導体との間に接続された第１０の変換用スイッチと、前記第１０の変換用スイッチに対して前記蓄電池を介して並列に接続された電圧変換用リアクトルとから成ることが望ましい。
また、請求項７に示すように、前記第９及び第１０の変換用スイッチのそれぞれは、制御可能な半導体スイッチとこの半導体スイッチに並列に接続された個別又は寄生のダイオードとを有し、前記ダイオードは前記第２の直流導体から前記第１の直流導体側に向って順方向電流が流れることを許す方向性を有していることが望ましい。
また、請求項８に示すように、前記ソフトスイッチング回路は、前記第１及び第２の直流導体間に第１のソフトスイッチング用スイッチ手段を介して接続され且つ前記蓄電池よりも高い電圧になる第１のソフトスイッチング用コンデンサ又は第１の補助直流電源と、前記第１及び第２の直流導体間に第２のソフトスイッチング用スイッチ手段と第２のソフトスイッチング用コンデンサ又は第２の補助直流電源又は前記蓄電池とを介して接続されたソフトスイッチング用リアクトルと、前記ソフトスイッチング回路によるソフトスイッチング対象の前記変換用スイッチのターンオン時点よりも前に前記第２のソフトスイッチング用スイッチ手段をオン制御し、前記スナバ用コンデンサの電荷の放出後に前記第２のソフトスイッチング用スイッチ手段をオフ制御し、前記第２のソフトスイッチング用スイッチ手段のターンオン時点又は前記スナバ用コンデンサの放電開始時点又は前記第２のソフトスイッチング用スイッチ手段のターンオン時点から前記スナバ用コンデンサの放電開始時点までの期間内に前記第１のソフトスイッチング用スイッチ手段をターンオフ制御し、前記第２のソフトスイッチング用スイッチ手段のターンオフ時点又はこれよりも後の時点で前記第１のソフトスイッチング用スイッチ手段をターンオン制御するスイッチ制御手段とから成ることが望ましい。
また、請求項９に示すように、前記第１のソフトスイッチング用スイッチ手段は、制御可能な半導体スイッチと、この半導体スイッチに並列に接続されたダイオードとから成ることが望ましい。
また、請求項１０に示すように、更に、前記第１のソフトスイッチング用スイッチ手段に並列に接続された個別又は寄生のスナバ用コンデンサを有することが望ましい。
また、請求項１１に示すように、前記第２のソフトスイッチング用スイッチ手段は制御可能な半導体スイッチと、この半導体スイッチに並列に接続されたダイオードとから成り、前記ダイオードは前記第２の直流導体から前記ソフトスイッチング用リアクトルを介して前記第１の直流導体の方向に順方向電流が流れることを許す方向性を有していることが望ましい。
また、請求項１２に示すように、前記第２のソフトスイッチング用スイッチ手段は、４個のスイッチのブリッジ接続回路から成り、前記ソフトスイッチング用リアクトルは前記ブリッジ接続回路の対の相互接続点間に接続されていることが望ましい。
また、請求項１３に示すように、前記第２のソフトスイッチング用スイッチ手段は、２つの半導体スイッチを互いに逆方向に並列接続した交流スイッチ回路であることが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、蓄電池、第１及び第２の交流機器を相互に関係づけるための第１、第２及び第３の変換回路の内の少なくとも２つ好ましくは全部のソフトスイッチングを共通のソフトスイッチング回路によって達成することができる。従って、変換用スイッチの電力損失の低減を容易に達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、図１〜２０を参照して本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１の本発明の実施例１に従うハイブリッド自動車のモータ駆動装置は、第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂと３相の第１の交流導体２ａ、２ｂ、２ｃとの間に接続されたＤＣ−ＡＣ変換及びＡＣ−ＤＣ変換可能な第１の変換回路３と、第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂと３相の第２の交流導体４ａ、４ｂ、４ｃとの間に接続されたＡＣ−ＤＣ変換及びＤＣ−ＡＣ変換可能な第２の変換回路５と、蓄電池（バッテリ）６と、この蓄電池６と第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂとの間に接続された降圧変換及び昇圧変換可能な第３の変換回路７と、第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間に接続されたソフトスイッチング転流回路と呼ぶこともできるソフトスイッチング回路８とを有する。
【００１２】
３相の第１の交流導体２ａ、２ｂ、２ｃに接続された第１の交流機器としての３相交流電動機（以下、単に電動機と言う。）は、図示されていない車軸に結合され、例えば３相交流同期電動機又は３相永久磁石モータから成り、第１の変換回路３又は発電機１０から電力が供給された時に車軸を駆動し、車軸が慣性で回転している時に発電機として機能するものである。即ち電動機９は回生動作可能なモータである。
【００１３】
３相の第２の交流導体４ａ、４ｂ、４ｃに接続された第２の交流機器としての３相交流発電機（以下、単に発電機と言う。）は、エンジン１１に結合されていると共に図示されていない車軸にも結合され、例えば３相交流同期発電機から成り、エンジン１１によって駆動されている時又は車軸の慣性で駆動されている時に３相交流電圧を出力し、第２の変換回路５から３相電力の供給を受けた時に電動機として動作するものである。
【００１４】
第１の変換回路３はインバータ回路とも呼ぶことができるものであって、寄生ダイオードを内蔵している絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（以下、単にＦＥＴと言う。）から成る第１〜第６の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ6 の３相ブリッジ回路から成る。即ち第１の変換回路３は、第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間に接続された第１及び第２の変換用スイッチＱ1 、Ｑ2 の直列回路と、第３及び第４の変換用スイッチＱ3 、Ｑ4 の直列回路と、第５及び第６の変換用スイッチＱ5 、Ｑ6 の直列回路とを有する。なお、第１〜第４の変換用スイッチQ1〜Q4は、特許請求の範囲における第１〜第４の変換用スイッチに相当する。３相の第１の交流導体２ａ、２ｂ、２ｃは、各直列回路の変換用スイッチの相互接続点に接続されている。第１〜第６の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ6 には第１〜第６のスナバ用コンデンサＣq1〜Ｃq6が並列接続されている。なお、第１〜第６のスナバ用コンデンサＣq1〜Ｃq6を第１〜第６の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ6 の寄生容量とすることもできる。
【００１５】
ＦＥＴから成る第１〜第６の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ6 のそれぞれは、図２に等価的に示すように制御可能な半導体スイッチとしてのｎチャネル型ＦＥＴスイッチＱとダイオードＤとの並列回路で示すことができる。ダイオードＤは寄生ダイオードと呼ばれるものであって、ＦＥＴスイッチＱと同一の半導体基板に内蔵されている。このダイオードＤのアノードはＦＥＴスイッチＱのソースＳに接続され、カソードはドレインdに接続されている。従って、図１の第１の変換回路３において第１〜第６の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ6 に寄生するダイオードＤは第２の直流導体１ｂから第１の直流導体１ａに向って順方向電流を流すことができる方向性（極性）を有する。後述する図１の第７〜第１４の変換用スイッチＱ7 〜Ｑ14、第１及び第２のソフトスイッチング用スイッチＱa 、Ｑb も第１〜第６の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ6 と同様に図２に示すように構成されている。なお、図２のダイオードＤをＦＥＴスイッチＱの寄生ダイオードとする代りに個別のダイオードとすることができる。この場合、寄生ダイオードを含むＦＥＴスイッチに対して個別ダイオードを追加して並列接続することもできる。
【００１６】
第１の変換回路３は、電動機９を駆動する時に第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間の直流電圧を３相交流電圧に変換し、電動機９が回生動作している時に電動機９から得られる３相交流電圧を直流電圧に変換する。従って、第１の変換回路３は、ＤＣ−ＡＣ変換機能（インバータ機能）の他にＡＣ−ＤＣ変換機能（整流機能）を有する。第１の変換回路３の第１〜第６の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ6 のゲート（制御端子）は、図１のスイッチ制御回路１２の第１〜第６の端子Ｔ1 〜Ｔ6 に接続され、第１〜第６の端子Ｔ1 〜Ｔ6 から供給される周知の第１〜第６の制御信号Ｇ1 〜Ｇ6 によってオン・オフ制御される。第１〜第６の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ6 の制御の詳細は後述する。
【００１７】
第２の変換回路５は、インバータ動作（ＤＣ−ＡＣ変換）可能な３相整流回路（ＡＣ−ＤＣ変換回路）であって、第１の変換回路３の第１〜第６の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ6 と同一構成の第７〜第１２の変換用スイッチＱ7 〜Ｑ12の３相ブリッジ回路から成る。即ち第２の変換回路５は、第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間に接続された第７及び第８の変換用スイッチＱ7 、Ｑ8 の直列回路と、第９及び第１０の変換用スイッチＱ9 、Ｑ10の直列回路と、第１１及び第１２の変換用スイッチＱ11、Ｑ12の直列回路とを有する。なお、第７〜第１０の変換用スイッチＱ7 〜Ｑ10は、特許請求の範囲における第５〜第８の変換用スイッチに相当する。３相の第２の交流導体４ａ、４ｂ、４ｃは、各直列回路の変換用スイッチの相互接続点に接続されている。第７〜第１２の変換用スイッチＱ7 〜Ｑ12には第７〜第１２のスナバ用コンデンサＣq7〜Ｃq12 が並列接続されている。なお、第７〜第１２のスナバ用コンデンサＣq7 〜Ｃq12を第７〜第１２の変換用スイッチＱ7〜Ｑ12の寄生容量とすることもできる。
【００１８】
ＦＥＴから成る第７〜第１２の変換用スイッチＱ7 〜Ｑ12のそれぞれは、図２に等価的に示すように制御可能な半導体スイッチとしてのｎチャネル型ＦＥＴスイッチＱとダイオードＤとの並列回路で示すことができる。図１の第２の変換回路５において第７〜第１２の変換用スイッチＱ7 〜Ｑ12に寄生するダイオードＤは第２の直流導体１ｂから第１の直流導体１ａに向って順方向電流を流すことができる方向性（極性）を有する。従って、発電機１０から３相交流電圧が発生している時には、第２の変換回路５は３相交流電圧を直流に変換して第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂに出力する。また、発電機１０を電動機として駆動する時には、第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間の直流電圧を第１の変換回路３と同様に３相交流電圧に変換して発電機１０に供給する。第２の変換回路５の第７〜第１２の変換用スイッチＱ7 〜Ｑ12のゲート（制御端子）Ｇは、図１のスイッチ制御回路１２の第７〜第１２の端子Ｔ7 〜Ｔ12に接続され、第７〜第１２の端子Ｔ7 〜Ｔ12から供給される周知の第７〜第１２の制御信号Ｇ7 〜Ｇ12によってオン・オフ制御される。第７〜第１２の変換用スイッチＱ7 〜Ｑ12の制御の詳細は後述する。
【００１９】
第３の変換回路７は、双方向ＤＣ−ＤＣ変換回路と呼ぶこともできるものであって、第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間に接続された第１３及び第１４の変換用スイッチＱ13、Ｑ14の直列回路と、電圧変換用リアクトルＬ1 とから成る。第１３の変換用スイッチＱ13の一端（ドレイン）は第１の直流導体１ａに接続され、第１３の変換用スイッチＱ13の他端（ソース）は第１４の変換用スイッチＱ14の一端（ドレイン）に接続され、第１４の変換用スイッチＱ14の他端（ソース）は第２の直流導体１ｂに接続されている。電圧変換用リアクトルＬ1 は蓄電池６を介して第１４の変換用スイッチＱ14に並列に接続されている。第１３及び第１４の変換用スイッチＱ13、Ｑ14のそれぞれは、第１〜第１２の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ12と同様に図２に示すように形成され、寄生ダイオードを含む。第１３及び第１４の変換用スイッチＱ13 、Ｑ14の寄生ダイオードは第２の直流導体１ｂから第１の直流導体１ａに向って順方向電流を流すことができる方向性（極性）を有する。なお、第１３及び第１４の変換用スイッチＱ13、Ｑ14は、特許請求の範囲で第９及び第１０の変換用スイッチと呼ばれているものに対応している。
【００２０】
第１３及び第１４の変換用スイッチＱ13、Ｑ14のゲート（制御端子）はスイッチ制御回路１２の第１３及び第１４の端子Ｔ13、Ｔ14に接続され、ここから供給される第１３及び第１４の制御信号Ｇ13、Ｇ14によってオン・オフ制御される。即ち、発電機１０の出力又は発電機１０と電動機９の回生出力に基づいて第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間に得られた直流電圧によって蓄電池６を充電する時には、第１３の変換用スイッチＱ13がオン・オフ制御されて降圧した直流電圧が形成され、これによって蓄電池６が充電される。蓄電池６の出力で電動機９又は電動機９と発電機１０とを駆動する時には、第１４の変換用スイッチＱ14がオン・オフ制御されて蓄電池６の電圧Ｖb よりも高い電圧が第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間に得られる。第１３及び第１４の変換用スイッチＱ13、Ｑ14の制御の詳細は後述する。
【００２１】
ソフトスイッチング回路８は、第１〜第１４の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ14から選択されたもののターンオン時のソフトスイッチングを達成するためのものであって、第１及び第２のソフトスイッチング用スイッチ手段としての第１及び第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱa、Ｑｂと、第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間に第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱａ を介して接続された第１のソフトスイッチング用コンデンサＣ1 と、第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間に第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱb を介して接続されたソフトスイッチング用リアクトルＬ2 と第２のソフトスイッチング用コンデンサＣ2 との直列回路とから成る。
【００２２】
第１〜第１４の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ14と同様に図２に示すように構成されているｎチャネル型の第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱa のソースは第１の直流導体１ａに接続され、このドレインは第１のソフトスイッチング用コンデンサＣ1 を介して第２の直流導体１ｂに接続されている。なお、第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱa のドレインを第１の直流導体１ａに接続し、このソースを第１のソフトスイッチング用コンデンサＣ1 を介して第２の直流導体１ｂに接続することもできる。また、第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱa を第１のソフトスイッチング用コンデンサＣ1 と第２の直流導体１ｂとの間に移すこともできる。図１の第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱa の寄生ダイオードは、第１の直流導体１ａから第２の直流導体１ｂに向ってその順方向電流を流すことができる方向性（極性）を有する。
第１のソフトスイッチング用コンデンサＣ1 は第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間の最も高い電圧に充電され、この電圧Ｖc1は蓄電池６の電圧Ｖb よりも高い値を有する。第１のソフトスイッチング用コンデンサＣ1 は第１、第２及び第３の変換回路３、５、７の相互間の直流リンクコンデンサとしての機能も有するので、第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱa は本発明に従うソフトスイッチング即ちＺＶＳ（零電圧スイッチング）及び／又はZCS（零電流スイッチング）を実行する期間以外はオン状態に制御される。第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱa に対して並列にスナバ用コンデンサＣa が接続されている。このスナバ用コンデンサＣa を第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱa の寄生容量とすることもできる。
【００２３】
第１〜第１４の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ14と同様に図２に示すように構成されている第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱb の一端（ドレイン）は第１の直流導体１ａに接続され、他端（ソース）はソフトスイッチング用リアクトルＬ2 及び第２のソフトスイッチング用コンデンサＣ2 を介して第２の直流導体１ｂに接続されている。従って、第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱb に含まれている寄生ダイオードは、第２の直流導体１ｂから第１の直流導体１ａに向って順方向電流を流すことができる方向性（極性）を有する。第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱb とソフトスイッチング用リアクトルＬ2 と第２のソフトスイッチング用コンデンサＣ2 との接続の順番は任意に変えることが可能であり、例えば第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱb をソフトスイッチング用リアクトルＬ2 と第２のソフトスイッチング用コンデンサＣ2 との間に配置することもできる。第２のソフトスイッチング用コンデンサＣ2は第１のソフトスイッチング用コンデンサＣ１よりも低い電圧に充電される。
【００２４】
第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱb は、本発明に従って第１〜第１４の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ14から選択されたもののターンオン時のソフトスイッチング即ちＺＶＳを実行する期間のみオン制御される。第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱb がオン状態の期間にソフトスイッチング用リアクトルＬ2 を含むＬＣ共振回路が形成され、第１〜第１４の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ14から選択されたもののスナバ用コンデンサの電荷が放出され、このスナバ用コンデンサが接続されている変換用スイッチをソフトスイッチング即ちＺＶＳすることができる。
【００２５】
第１及び第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱa 、Ｑb のゲート（制御端子）は、スイッチ制御回路１２の第１５及び第１６の端子Ｔ15 、Ｔ16に接続され、ここから供給される第１及び第２のソフトスイッチング制御信号Ｇa 、Ｇb によってオン・オフ制御される。第１及び第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱa 、Ｑb の制御の詳細は後述する。
【００２６】
第１、第２及び第３の変換回路３、５、７及びソフトスイッチング制御回路８を制御するために、スイッチ制御回路１２が設けられている他に、第１及び第２の電圧検出器１３、１４と第１及び第２の電流検出器１５、１６が設けられ、これ等がライン１７、１８、１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃによってスイッチ制御回路１２に接続されている。
【００２７】
第１の電圧検出器１３は、図示が省略されている対の導体によって蓄電池６の両端に接続され、蓄電池６の電圧Ｖb を示す信号をライン１７に送出する。なお、この実施例では説明を容易にするために第１の電圧検出器１３の入力電圧と出力電圧との両方を蓄電池電圧Ｖb として示すことにする。
【００２８】
第２の電圧検出器１４は、図示が省略されている対の導体によって第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂに接続され、第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間の直流電圧Ｖdcを示す信号をライン１８に出力する。なお、説明を容易にするために図１において第２の電圧検出器１４の入力電圧と出力電圧との両方を同一の直流電圧Ｖdcで示すことにする。
【００２９】
第１の電流検出器１５は、ＣＴ又はホール素子等から成り、３相の第１の交流導体２ａ、２ｂ、２ｃに電磁結合又は磁気結合され、電動機９の第１、第２及び第３相の電流Ｉma、Ｉmb、Ｉmcを示す信号をライン１９ａ、１９ｂ、１９ｃに出力する。なお、説明を容易にするために、電動機９に流れる実際の電流と第１の電流検出器１５の出力とが同一のＩma、Ｉmb、Ｉmcで示されている。
【００３０】
第２の電流検出器１６は、３相の第２の交流導体４ａ、４ｂ、４ｃに電磁結合又は磁気結合され、発電機１０に流れる第１、第２及び第３相の電流Ｉga、Ｉgb、Ｉgcを示す信号をライン２０ａ、２０ｂ、２０ｃに出力する。なお、説明を容易にするために発電機１０の電流と第２の電流検出器１６の出力とが同一のＩga、Ｉgb、Ｉgcで示されている。また、３相の第２の交流導体４ａ、４ｂ、４ｃを流れる電流Ｉga、Ｉgb、Ｉgcの向きが、発電機１０を電動機駆動する時の状態で示されている。
【００３１】
スイッチ制御回路１２には、更に、電動機９と発電機１０との一方又は両方のトルク指令等の情報を与えるための信号バス２１が接続されている。
【００３２】
図１のスイッチ制御回路１２は、図３に概略的に示すように、第１、第２及び第３の変換制御手段３１、３２、３３とソフトスイッチング制御手段３４とから成る。図３では、第１〜第１４の制御信号Ｇ1 〜Ｇ14、及び第１及び第２のソフトスイッチング制御信号Ｑa 、Ｑb を形成するために必要な共通の鋸波発生回路が第１の変換制御手段３１に含まれているものとして示されている。従って、第１の変換制御手段３１の鋸波出力ライン３５が第２及び第３の変換制御手段３２、３３とソフトスイッチング制御手段３４とに接続されている。なお、図３の第１、第２及び第３の変換制御手段３１、３２、３３を図１の第１、第２及び第３の変換回路に含めて示すこと、及びソフトスイッチング制御制御手段３４をソフトスイッチング制御回路８に含めて示すこともできる。
【００３３】
図４に図３の第１の変換制御手段３１が詳しく示されている。第１の変換制御手段３１は、３相正弦波発生回路４０と、振幅調整回路４１と、鋸波発生回路４２と、鋸波補正回路４３と、３つの比較器４４ａ、４４ｂ、４４ｃと、駆動回路４５とを有し、周知の方法でＰＷＭパルスから成る第１〜第６の制御信号Ｇ1 〜Ｇ6 を形成して第１〜第６の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ6 に供給する。
【００３４】
３相正弦波発生回路４０は、第１の変換回路３から出力する３相交流電圧の目標とする波形及び周波数を有する第１、第２及び第３相の正弦波電圧Ｖa 、Ｖb 、Ｖc を発生する。この第１、第２及び第３相の正弦波電圧Ｖa 、Ｖb 、Ｖc の周波数は信号バス２１から与えられる周波数指令によって任意に調整される。
【００３５】
３相正弦波発生回路４０に接続された振幅調整回路４１は、ここに接続されている信号バス２１、電動機９の電流Ｉma、Ｉmb、Ｉmcを検出する第１の電流検出器１５の出力ライン１９ａ、１９ｂ、１９ｃの信号に応答して目標とする３相交流電圧を示す第１、第２及び第３相の電圧指令信号Ｖu 、Ｖv 、Ｖw を出力する。即ち、振幅調整回路４１は第１、第２及び第３相の正弦波電圧Ｖa 、Ｖb 、Ｖc の振幅を目標とする駆動トルクを得ることができるように調整して図７に示す第１、第２及び第３相の電圧指令信号Ｖu 、Ｖv 、Ｖw を形成する。目標とする駆動トルクの指令は信号バス２１から与える。電動機９のトルクは電動機９の電流Ｉma、Ｉmb、Ｉmcに基づいて求める。
【００３６】
鋸波発生回路４２は、キャリア（搬送波）発生回路と呼ぶこともできるものであって、電動機９に供給する３相交流電圧の周波数よりも十分に高い一定の周波数（例えば５〜５０kHz ）で図７（Ａ）に示す鋸波電圧Ｖt を発生する。この実施例の鋸波電圧Ｖt は振幅が急峻に立上った後に徐々に低下する波形を有する。勿論、鋸波電圧Ｖt を、振幅が所定レベルまで徐々に立上った後に急峻に低下する鋸波電圧又は三角波電圧に変形することができる。この実施例では、１つの鋸波発生回路４２を第１、第２、及び第３の変換制御手段３１、３２及び３３、更にソフトスイッチング制御手段３４で兼用しているが、互いに同期動作する鋸波発生回路をそれぞれの手段に独立して設けることもできる。
【００３７】
鋸波発生回路４２に接続された鋸波補正回路４３は、第１の変換回路３の第１相、第２相及び第３相の交流導体２ａ、２ｂ、２ｃを流れる電流Ｉma、Ｉmb、Ｉmcの向きによって鋸波電圧Ｖt の傾斜の向きを変えて図７（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に示す第１相、第２相及び第３相の補正鋸波電圧Ｖta、Ｖtb、Ｖtcを出力する。この実施例では、図７（Ｈ）に示す電流Ｉma、Ｉmb、Ｉmcの正の半波の期間即ち電動機９に電流が流れ込む期間に図７（Ａ）の基準の鋸波電圧Ｖt と逆の傾きを有する補正鋸波電圧を発生し、電流Ｉma、Ｉmb、Ｉmcの負の半波期間即ち電動機９から第１の変換回路３に電流が流れ込む期間に基準の鋸波電圧Ｖt と同じ傾きを有する鋸波電圧を発生する。
【００３８】
第１、第２及び第３相のＰＷＭパルスＶpa、Ｖpb、Ｖpcを形成するための比較器４４ａ、４４ｂ、４４ｂの一方の入力端子（負入力端子）は振幅調整回路４１に接続され、他方の入力端子（正入力端子）は鋸波補正回路４３に接続されている。この実施例では、比較器４４ａ、４４ｂ、４４ｃが第１の変換回路３の第２、第４及び第６の変換用スイッチＱ2 、Ｑ4 、Ｑ6 のための第２、第４及び第６の制御信号Ｇ2 、Ｇ4 、Ｇ6に相当するＰＷＭパルスＶpa、Ｖpb、Ｖpcを形成する。即ち、第１相の比較器４４ａは、図７（Ｂ）に示すように補正鋸波電圧Ｖtaと第１相の電圧指令信号Ｖu とを比較して図７（Ｅ）に示す第１の制御信号Ｇ1を反転したものに相当するＰＷＭパルスＶpaを出力する。第２相及び第３相の比較器４４ｂ、４４ｃも第１相の比較器４４ａと同様に動作し、図７（Ｆ）（Ｇ）に示す第３及び第５の制御信号Ｇ3、Ｇ5を反転したものに相当するＰＷＭパルスＶpb、Ｖpcを出力する。
【００３９】
駆動回路４５は、第１相、第２相及び第３相の比較器４４ａ、４４ｂ、４４ｃと第２、第４及び第６の端子Ｔ2 、Ｔ4 、Ｔ6 との間に接続された駆動増幅器４６、４７、４８と、第１相、第２相及び第３相の比較器４４ａ、４４ｂ、４４ｃと第１、第３及び第５の端子Ｔ1 、Ｔ3、Ｔ5 との間に遅延回路５２、５３、５４を介して接続された反転駆動増幅器４９、５０、５１とから成る。駆動増幅器４６、４７、４８は第２、第４及び第６の制御信号Ｇ２、Ｇ４、Ｇ６を出力する。反転駆動増幅器４９、５０、５１は、第１相、第２相及び第３相の比較器４４ａ、４４ｂ、４４ｃから得られた第１相、第２相及び第３相のＰＷＭパルスＶpa、Ｖpb、Ｖpcの位相反転信号を形成する。遅延回路５２、５３、５４は反転駆動増幅器４９、５０、５１の出力を時間ＴD だけ遅延させる。この遅延時間ＴD は、第１〜第６のスナバ用コンデンサＣq1〜Ｃq6を第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間の直流電圧Ｖdcからゼロまで放電させるための所要時間及び第１〜第６のスナバ用コンデンサＣq1〜Ｃq6をゼロから直流電圧Ｖdcまで充電させるための所要時間以上に設定することが望ましい。なお、遅延回路５２、５３、５４を省くこともできる。この場合には図９（Ｂ）において破線で示す様に第１の制御信号Ｇ1の低レベル期間が図９（Ａ）の第２の制御信号Ｇ２の高レベル期間に一致する。第１相の比較器４４ａから得られた第１相のＰＷＭパルスＶpaを第１相の反転駆動増幅器４９と遅延回路５２とを通すことによって図８（Ｃ）に示す第１の制御信号Ｇ1 が得られる。第３及び第５の制御信号Ｇ3 、Ｇ 5も第１の制御信号Ｇ1 と同様に形成される。なお、遅延回路５２、５３、５４を反転駆動増幅器４９、５０、５１の入力段に移すこともできる。また、遅延回路５２、５３、５４を、第１、第３及び第５の制御信号Ｇ1 、Ｇ3 、Ｇ5 のパルスの立上り又は立下りのいずれか一方のみに遅延を与えるように変形することもできる。
電動機９の回生動作中には信号バス２１からＰＷＭパルス制御停止指令が発生し、第１の変換回路３のインバータ動作が停止し、第１〜第６の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ6 の寄生ダイオードによる整流回路が形成される。なお、第１の変換回路３を整流回路として動作させる時に第１〜第６の変換用スイッチＱ1 〜Ｑ6 をＰＷＭ制御することもできる。
【００４０】
図５に示す第２の変換制御手段３２は、図４の鋸波発生回路４２を有さない点を除いて図４の第１の変換制御手段３１と実質的に同一に形成されている。従って、図５において図４と実質的に同一の部分にはダッシュを伴なった同一の参照符号を付し、その詳しい説明を省略する。
【００４１】
図５の第２の変換制御手段３２は、図４の３相正弦波発生回路４０と振幅調整回路４１と鋸波補正回路４３と３つの比較器４４ａ、４４ｂ、４４ｃと駆動回路４５と実質的に同一に構成された３相正弦波発生回路４０′と振幅調整回路４１′と鋸波補正回路４３′と３つの比較器４４ａ′、４４ｂ′、４４ｃ′とを有する。
【００４２】
３相正弦波発生回路４０′は、信号バス２１の周波数指令に従って変化する周波数を有する第１相、第２相及び第３相の正弦波電圧Ｖa′、Ｖb′、Ｖc′ を発生する。振幅調整回路４１′は発電機１０を電動機駆動する時のトルク指令を信号バス２１から受け取り且つ図１の第２の電流検出器１６の出力ライン２０ａ、２０ｂ、２０ｃから電流Ｉga、Ｉgb、Ｉgcの検出信号を受け取り、所望の出力トルクを得るように第１相、第２相及び第３相の正弦波電圧Ｖa′、Ｖb′、Ｖc′ の振幅を調整（変調）して第１相、第２相及び第３相の電圧指令信号Ｖu′、Ｖv′、Ｖw′ を形成する。鋸波補正回路４３′は図４の鋸波発生回路４２及び電流Ｉga、Ｉgb、Ｉgcのライン２０ａ、２０ｂ、２０ｃに接続され、電流Ｉga、Ｉgb、Ｉgcの向きに応じて図７（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）と同様に鋸波電圧の傾きを変える。第１相、第２相及び第３相の比較器４４ａ′、４４ｂ′、４４ｃ′の一方の入力端子は振幅調整回路４１′に接続され、他方の入力端子は鋸波補正回路４３′に接続されている。第１相、第２相及び第３相の比較器４４ａ′、４４ｂ′、４４ｃ′に接続された駆動回路４５′は、３つの駆動増幅器４６′、４７′、４８′と、３つの反転駆動増幅器４９′、５０′、５１′と、遅延回路５２′、５３′、５４′とから成り、第７〜第１２の端子Ｔ7 〜Ｔ12に第７〜第１２の制御信号Ｇ7 〜Ｇ12を出力する。なお、後述の実施例７から明らかなように遅延回路５２´、５３´、５４´を省くこともできる。
発電機１０が発電動作している時には、信号バス２１からＰＷＭ制御を停止する信号が与えられ、第２の変換回路５のインバータ動作が停止し、第７〜第１２の変換用スイッチＱ7 〜Ｑ12の寄生ダイオードによる整流回路が形成される。なお、第２の変換回路５の整流動作時に第７〜第１２の変換用スイッチＱ7 〜Ｑ12をＰＷＭ制御することもできる。
【００４３】
第３の変換制御手段３３は、図６に示すように降圧制御信号形成回路６１と昇圧制御信号形成回路６２と降圧用比較器６３と昇圧用比較器６４とから成り、第１３及び第１４の端子Ｔ13、Ｔ14に第１３及び第１４の変換用スイッチＱ13、Ｑ14をＰＷＭ制御するための図８（Ｊ）（Ｋ）に示す第１３及び第１４の制御信号Ｇ13、Ｇ14を出力する。
【００４４】
降圧制御信号形成回路６１は、発電機１０の出力、又は電動機９の出力と発電機１０の出力との両方に基づく蓄電池６の充電を示す指令が信号バス２１から与えられた時に、ライン１７の蓄電池６の電圧Ｖb と所定基準電圧との誤差信号を形成し、これを降圧制御信号Ｖ61として出力するものである。
【００４５】
昇圧制御信号形成回路６２は、蓄電池６の出力に基づいて電動機９、又は電動機９と発電機１０との両方を駆動することを示す指令が信号バス２１から与えられた時に、ライン１８の直流電圧Ｖdcと所定基準電圧との誤差信号を作成し、これを昇圧制御信号Ｖ62として出力するものである。
【００４６】
降圧用比較器６３は、蓄電池６の充電指令が発生している時に、降圧制御信号Ｖ61とライン３５の鋸波電圧Ｖt とを図８（Ａ）に示すように比較して図８（Ｊ）のｔ2 〜ｔ8 期間に示すＰＷＭパルスから成る第１３の制御信号Ｇ13を形成し、これを第１３の端子Ｔ13に出力するものである。第１３の端子Ｔ13の第１３の制御信号Ｇ13は図１の第１３の変換用スイッチＱ13をオン・オフ制御する。これにより、第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間の直流電圧Ｖdcがこれよりも低い直流電圧に変換され、蓄電池６は第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間の直流電圧Ｖdcよりも低い電圧Ｖb に充電される。なお、図８には図示の都合上、第１３及び第１４の制御信号Ｇ13、Ｇ14が第１３及び第１４の変換用スイッチＱ13、Ｑ14を同時にオンするように示されているが、実際には同時にオンせず、降圧動作期間中に第１４の変換用スイッチＱ14がオフに保たれ、昇圧動作中に第１３の変換用スイッチＱ13がオフに保たれる。
【００４７】
昇圧用比較器６４は、蓄電池６からの電力供給指令が発生している時に、昇圧制御信号Ｖ62とライン３５の鋸波電圧Ｖt とを比較してＰＷＭ信号から成る図８（Ｌ）のｔ2 〜ｔ9 期間に示す第１４の制御信号Ｇ14を形成し、これを第１４の端子Ｔ14に出力するものである。第１４の端子Ｔ14の第１４の制御信号Ｇ14は、図１の第１４の変換用スイッチＱ14をオン・オフ制御する。これにより、蓄電池６の電圧Ｖb がこれよりも高い直流電圧Ｖdcに変換されて第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間に供給される。この昇圧動作期間には、第１３の変換用スイッチＱ13がオフ制御状態に保たれる。第１３の変換用スイッチＱ13がオフであってもこの寄生ダイオードを通って昇圧された電圧が第１及び第２の直流導体１ａ、１ｂ間に供給され、直流リンクコンデンサの機能も有する第１ソフトスイッチング用コンデンサＣ１が高い電圧に充電される。
【００４８】
転流制御手段と呼ぶこともできるソフトスイッチング制御手段３４は、図６に示すように第１、第２、第３及び第４の電圧レベルＶ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ4を設定するための第１、第２、第３及び第４の電圧レベル 設定回路７１、７２、７３、７４と、４つの比較器７５、７６、７７、７８と、第１及び第２のＯＲ回路７９、８０と、NOT回路即ち反転回路８１と、補正指令回路８２とを有し、第１５及び第１６の端子Ｔ15、Ｔ16に図１の第１及び第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱa 、Ｑb を制御するための図８（Ｄ）（Ｅ）に示す第１及び第２のソフトスイッチング制御信号Ｇa 、Ｇb を出力する。
【００４９】
第１、第２、第３及び第４の電圧レベルＶ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ4 は図８（Ａ）に示すように鋸波電圧Ｖt を横切るように設定されている。
【００５０】
比較器７５は、第１の電圧レベル設定回路７１に接続された正入力端子と鋸波電圧Ｖt のライン３５に接続された負入力端子を有し、図８（F）のｔ1〜ｔ2 期間に示すパルスＶ75を発生する。比較器７６は、第２の電圧レベル 設定回路７２に接続された正入力端子と鋸波電圧Ｖt のライン３５に接続された負入力端子とを有し、図８（G）のｔ0 〜ｔ2 期間に示すパルスＶ76を発生する。比較器７７は、第３の電圧レベル設定回路７３に接続された負入力端子と鋸波電圧Ｖt のライン３５に接続された正入力端子とを有し、図８（H）のｔ2 〜ｔ5 期間に示すパルスＶ77を発生する。比較器７８は、第４の電圧レベル 設定回路７４に接続された負入力端子と鋸波電圧Ｖt のライン３５に接続された正入力端子とを有し、図８（I）のｔ2 〜ｔ3 期間に示すパルスＶ78を発生する。
【００５１】
第１のＯＲ回路７９は２つの比較器７５、７７に接続されているので、図８（Ｆ）のパルスＶ75と図８（Ｈ）のパルスＶ77との和に相当するパルスを発生する。反転回路８１は第１のOR回路７９の出力パルスを反転して図８（Ｄ）のｔ1 〜ｔ5 期間で低レベルになる第１のソフトスイッチング用制御信号Ｇa を第１５の端子Ｔ15に出力する。第２のＯＲ回路８０は２つの比較器７６、７８に接続されているので、図８（Ｇ）に示すパルスＶ76と図８（Ｉ）に示すパルスＶ78との和に相当する図８（Ｅ）のｔ0 〜ｔ3 期間に示す第２のソフトスイッチング制御信号Ｇb を第１６の端子Ｔ16に出力する。
【００５２】
第１〜第４の電圧レベルＶ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ4 は、第１のソフトスイッチング制御信号Ｇa の低レベルのｔ1 〜ｔ5 期間と第２のソフトスイッチング制御信号Ｇb の高レベルのｔ0 〜ｔ3 期間を所定値にすることができるように設定される。もし、第１の変換回路３から電動機９に電力を供給しないように第１〜第６の変換用スイッチＱ1〜Ｑ6を制御している時に電動機９からの帰還電流（回生電流）から成る負荷電流Ioが流れないか又は一定に保たれていれば、第1、第2、第3及び第４の電圧レベルV1、V2、V3、V4を規定値とすることができる。しかし、負荷電流Ioが変化すると、第1〜第１４の変換用スイッチQ1〜Q14のソフトスイッチング即ちZVS （零電圧スイッチング）を最適条件で実行することができない。そこで、本実施例では、補正指令回路８２を設け、負荷電流Ioを示す補正指令Io*を第１〜第４の電圧レベル設定回路７１〜７４に与えている。補正指令回路８２は図1の2つの電流検出器15，16の出力ライン１９a、１９b、19ｃ、２０a、２０ｂ、２０ｃに接続されており、これ等のライン１９a、１９b、19ｃ、２０a、２０ｂ、２０ｃの電流Ima、Iｍb、Imc、Iga、Igb、Igcの絶対値の総和を示す信号又はこの総和に所定の係数、例えば1／２を乗算した値を補正指令Io*として出力する。第１、第２、第３及び第４の電圧レベル設定回路７１、７２、７３、７４は補正指令Io*で補正された第1〜第4の電圧レベルV1、V2、V3、V4を作成する。第１、第２、第３及び第４の電圧レベル設定回路７１、７２、７３、７４で使用する補正用の演算式は実験的に決定するか、又は回路定数、鋸波電圧の周期Ts、鋸波電圧の高さh等を使用して決定する。
【００５３】
次に、図１の第１，第２及び第３の変換回路３，５，７のソフトスイッチング動作を図９を参照して説明する。第１，第２及び第３の変換回路３，５，７のそれぞれは複数の動作モードを有する。ここでは、代表的なモードのみを説明する。図９には、第１及び第２の変換回路３，５のそれぞれがインバータ動作即ちＤＣ−ＡＣ変換動作し、第３の変換回路７が昇圧動作している時の図１のモータ駆動装置の各部の状態が示されている。なお、以下の説明において電流経路を回路要素の参照記号のみで示すことがある。
【００５４】
第１の変換回路３の第１〜第６の変換用スイッチＱ１〜Ｑ６の中の３個と、第２の変換回路５の第７〜第１２の変換用スイッチＱ７〜Ｑ１２の中の３個と、第３の変換回路７の第１３及び第１４の変換用スイッチＱ１３，Ｑ１４の中の１個とが同時にオン制御される。ここでは、１例として、電動機９及び発電機１０に対して３相交流電流の負の半波が流れている期間であって、第２，第３，第５，第８，第９、第１１、及び第１４の変換用スイッチＱ2，Ｑ3，Ｑ５，Q８,  Ｑ９，Q11,Ｑ１４が同時にオン制御される場合のソフトスイッチングを説明する。また、第１及び第２の変換回路３，５は３相変換回路であるので複数の電流経路に電流が流れるが、代表的な電流経路のみを説明する。また、第１及び第２の変換回路３，５は同様に動作するものとして、第１の変換回路３の動作のみを説明する。
【００５５】
図９のｔ１時点の直前までに第１のソフトスイッチング用コンデンサＣ１は蓄電池６の電圧Ｖｂよりも高い電圧Ｖｃ１即ち第１及び第２の直流導体１a、１b間の直流電圧Ｖｄｃに充電される。また、図９のｔ2時点の直前において、第２の変換用スイッチQ２がオフ制御されているので、第２のスナバ用コンデンサＣｑ２が第１及び第２の直流導体１a、１b間の直流電圧Ｖｄｃに充電されている。また、電動機９に対して第２の変換用スイッチQ２を介して第１相の負の半波の電流を供給する期間であり、第２の変換用スイッチQ２のオン期間が第１の変換用スイッチQ１のオン期間よりも十分に長いので、第２の変換用スイッチQ２のオン期間に電動機９のインダクタンスに蓄積されたエネルギーの放出に基づく帰還電流即ち回生電流又は遅れ電流が第２の変換用スイッチQ２のオフ期間に第１の変換用スイッチQ１の寄生ダイオードＤを介して流れる。第２の変換回路５及び電動機動作中の発電機１０においても第１の変換回路３及び電動機９と同様な電流が流れる。この様な電流を負荷電流Ｉｏと呼ぶことにする。
図９（Ａ）に示すように第２の変換用スイッチＱ2の第２の制御信号Ｇ2がオフを示す低レベル、図９（Ｂ）に示すように第１の変換用スイッチＱ２の第２の制御信号Ｇ1がオンを示す高レベル、図９（Ｃ）に示すように第１３の変換用スイッチＱ１３の第１３の制御信号Ｇ１３がオフを示す低レベル、図９（Ｄ）に示すように第１４の変換用スイッチＱ１４の第１４の制御信号Ｇ１４がオフを示す低レベルの状態にある図９のｔｏ時点で、図９（Ｆ）に示すように第２のソフトスイッチング用制御信号Ｇｂを高レベル（オン）に転換させると、図９（Ｇ）に示すようにソフトスイッチング用リアクトルＬ２と第２のソフトスイッチング用コンデンサＣ２から成るＬＣ回路にＬＣ共振電流Ｉｒが流れ始める。この電流Ｉｒは、第１のソフトスイッチング用コンデンサＣ１、第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱａ、第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂ、ソフトスイッチング用リアクトルＬ2及び第２のソフトスイッチング用コンデンサＣ２から成る経路、及び電動機９のインダクタンスに蓄積されたエネルギーの放出に基づく帰還電流として例えば９−Ｑ１のＤ−Ｑｂ−Ｌ２−Ｃ２―Ｑ６のＤの経路で流れ、この振幅が徐々に増大する。第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂのターンオンはＺＣＳ（零電流スイッチング）であり、ここでのスイッチングが抑制される。第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂの電流の増大に応じて第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱａの電流が徐々に減少しｔ１時点で零になる。
【００５６】
ｔ１時点は第１及び第２の変換回路３，５の負荷電流Ｉｏを共振電流Ｉｒが横切る時点にほぼ相当する。図９（Ｅ）に示す様にｔ１時点で第１のソフトスイッチング用制御信号Ｇａを低レベル（オフ）に転換させる。これにより、第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱａのターンオフはＺＣＳ（零電流スイッチング）になる。第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱａがオフに成ると、Ｌ２−Ｃ２−−Ｃｑ２−Ｑ１のＤ−Ｑｂの経路に共振電流が流れて第２のスナバ用コンデンサＣｑ２が放電し、図９（Ｉ）に示すように第２の変換用スイッチＱ２のドレイン・ソース間電圧Ｖｑ２がｔ１〜ｔ２に示すように徐々に低下する。また、Ｌ2−Ｃ２−Ｃｑ８−Ｑ７のＤ−Ｑｂの経路で第２の変換回路５の第８のスナバ用コンデンサＣｑ８が放電し、第８の変換用スイッチＱ８のドレイン・ソース間電圧がｔ１時点から徐々に低下する。また、Ｌ2−Ｃ２−Ｃｑ１４−Ｑ１３のＤ−Ｑｂの経路で第１４のスナバ用コンデンサＣｑ１４が放電し、図９（Ｋ）に示すように第１４の変換用スイッチＱ１４のドレイン・ソース間電圧Ｖｑ１４が徐々に低下する。
【００５７】
第２，第８及び第１４のスナバ用コンデンサＣｑ２，Ｃｑ８，Ｃｑ１４が放電し、これ等の電圧が図９のｔ２時点で零になると、第１及び第２の直流導体１ａ，１ｂ間の直流電圧Ｖｄｃも図８（Ｌ）及び図９（Ｈ）に示すようにｔ２時点で零になる。そこで、ｔ2時点で第２，第８及び第１４の変換用スイッチＱ２，Ｑ８，Ｑ１４をターンオン制御する。即ち、図９（Ａ）（Ｄ）に示すように第２及び第１４の変換用制御信号Ｇ２，Ｇ１４を高レベルに転換し、同時に第８の変換用制御信号Ｇ８も高レベルに転換する。なお、図９には示されていないが、第１の変換回路３において例えば第３及び第５の変換用スイッチＱ３、Ｑ５が第２の変換用スイッチＱ２と同時にターンオン場合、及び第９及び第１１の変換用スイッチＱ９、Ｑ１が第８の変換用スイッチＱ８と同時にターンオンする場合には、第３、第５、第９及び第１１のスナバ用コンデンサＣｑ３，Ｃｑ５，Ｃｑ９、Ｃｑ１１の放電が第２及び第８のスナバ用コンデンサＣｑ２，Ｃｑ８の放電と同時に生じる。従って、ｔ２時点又は直流電圧Ｖｄｃが零に保たれている期間ｔ２〜ｔ４に第２，第８及び第１４の変換用スイッチＱ２，Ｑ８，Ｑ１４等をターンオン制御すれば、これ等のＺＶＳが達成される。従って、複数個（例えば５個）の変換用スイッチを同時にソフトスイッチング即ちＺＶＳでオン状態に転換することができる。第２，第８及び第１４のスナバ用コンデンサＣｑ２，Ｃｑ８，Ｃｑ１４等の電荷はＬＣ共振で放出されるので電力損失が発生しない。
【００５８】
共振電流Ｉｒは図９（Ｇ）のｔ０〜ｔ３期間に正方向に流れ、その後に負方向に流れる。ｔ３時点よりも後の共振電流Ｉｒが負方向に流れる期間には、共振電流Ｉｒが第２のソフトスイッチング用スイッチＱｂの寄生ダイオードを流れることができるので、図９（Ｆ）に示すようにｔ３で第２のソフトスイッチング制御信号Ｇｂがオフを示す低レベルに転換されている。この時に第２のソフトスイッチング用スイッチＱｂは零電流でターンオフされ、ここでのスイッチング損失が実質的に生じない。負方向の共振電流Ｉｒは、例えばＬ２−Ｑｂの寄生ダイオードＤ−Ｑ１−Ｑ２−Ｃ２の経路、Ｌ２−Ｑｂの寄生ダイオードＤ−Ｑ３−９−Ｑ２−Ｃ２の経路等で流れる。図９では第１の変換用スイッチＱ１のターンオフが第２の変換用スイッチＱ２のターンオンよりも時間Ｔｄだけ遅延しているが、第２の変換用スイッチＱ２のターンオンに同時に第１の変換用スイッチＱ１をターンオフしても、負方向の共振電流Ｉｒを例えばＬ２−Ｑｂの寄生ダイオードＤ−Ｑ３−９−Ｑ２−Ｃ２の経路等で流すことができる。
【００５９】
第１及び第２の直流導体１ａ，１ｂ間の直流電圧Ｖｄｃが零に保たれているｔ４時点で第１の変換用スイッチＱ１をターンオフ制御することによって、第１の変換用スイッチＱ１のＺＶＳが達成される。図９のｔ４時点は共振電流Ｉｒの振幅が負荷電流Ｉｏの振幅と等しくなる時点に対応し、第１の変換用スイッチＱ１の寄生ダイオードＤが逆バイアス状態に転換する時点に対応している。ｔ４時点で第１の変換用スイッチＱ１がターンオフ制御されると、第１のスナバ用コンデンサＣｑ１が徐々に充電され、この電圧及び第１の変換用スイッチＱ１のドレイン・ソース間電圧Ｖｑ１が図９（Ｊ）に示すように徐々に高くなり、第１及び第２の直流導体１ａ，１ｂ間の直流電圧Ｖｄｃも高くなる。直流電圧Ｖｄｃが立上った後の時点ｔ５で第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱａをターンオン制御すると、この零電圧スイッチングが達成される。
【００６０】
図９（Ａ）に示すようにｔ６時点で第２の変換用スイッチＱ２がターンオフ制御されると、第２のスナバ用コンデンサＣｑ２が徐々に充電され、第２の変換用スイッチＱ２のドレイン・ソース間電圧Ｖｑ２が図９（Ｉ）に示すようにｔ６時点から徐々に高くなり、ターンオフ時のソフトスイッチング即ちＺＶＳが達成される。第２のスナバ用コンデンサＣｑ２の電圧が徐々に高くなると、第１のスナバ用コンデンサＣｑ１の電圧、即ち第１の変換用スイッチＱ１のドレイン・ソース間電圧Ｖｑ１は、図９（Ｊ）に示すようにｔ６時点から徐々に低下する。この実施例では第１の変換用スイッチＱ１がそのドレイン・ソース間電圧Ｖｄｃが零になった後のｔ７時点でターンオン制御されているので、第１の変換用スイッチＱ１のターンオンをＺＶＳで達成することができる。
【００６１】
第１４の変換用スイッチＱ１４を図９のｔ２時点よりも後においてターンオフ制御すると、第１４のスナバ用コンデンサＣｑ１４が徐々に充電されＺＶＳが達成される。また、第１のソフトスイッチング用コンデンサＣ１が蓄電池６よりも高い電圧に充電される。
【００６２】
図９には第１及び第２の変換用スイッチＱ１，Ｑ２のターンオン及びターンオフ時のソフトスイッチングが示されているが、第３〜第１２の変換用スイッチＱ３〜Ｑ１２のターンオン及びターンオフ時のソフトスイッチングも第１及び第２の変換用スイッチＱ１，Ｑ２と同様に達成される。
【００６３】
図９は昇圧モードを示しているので、第１３の変換用スイッチＱ１３がオフに保たれているが、蓄電池６を充電するための降圧動作時には、第１４の変換用スイッチＱ１４がオフに保たれ、第１３の変換用スイッチＱ１３がオン・オフ制御される。第１３の変換用スイッチＱ１３のターンオンを例えば第２の変換用スイッチＱ２のターンオンと同時に実行すれば、第２及び第１３の変換用スイッチＱ２，Ｑ１３のターンオフをＺＶＳで達成できる。
【００６４】
実施例１は次の効果を有する。
（１）  第１の変換回路３の第１〜第６の変換用スイッチＱ１〜Ｑ６の内の３個と、第７〜第１２の変換用スイッチＱ７〜Ｑ１２の内の３個と、第１３の変換用スイッチＱ１３又は第１４の変換用スイッチＱ１４の１個との合計７個の変換用スイッチが同時にターンオン制御され、且つ共通のソフトスイッチング回路８によってソフトスイッチング即ちＺＶＳされる。従って、第１〜第３の変換回路３，５，７のためのソフトスイッチング回路８の構成が簡単になるのみでなく、ソフトスイッチング回路８における電力損失が小さくなる。
（２）  第１〜第１４の変換用スイッチＱ１〜Ｑ１４がソフトスイッチングされるので、これ等のスイッチング損失が低減し、且つスイッチング時のノイズが抑制される。
（３）  第１及び第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱａ，Ｑｂもソフトスイッチングされるので、ここでのスイッチング損失が小さくなる。
（４）  第１〜第１４の変換用スイッチＱ１〜Ｑ１４と第１及び第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱａ，Ｑｂが寄生ダイオードを含むＦＥＴから成り、個別ダイオードが接続されていないので、第１〜第３の変換回路３，５，７及びソフトスイッチング回路８の構成が単純になる。
【実施例２】
【００６５】
次に、図１０に示す実施例２に従うモータ駆動装置を説明する。但し、図１０及び後述する図１１〜図２０において、図１〜図６と実質的に同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、必要に応じて図１〜図９を実施例１以外の実施例においても参照する。
【００６６】
図１０の実施例２のモータ駆動装置は、第２のソフトスイッチングＦＥＴスイッチＱｂとソフトスイッチング用リアクトルＬ２との直列回路を第１の直流導体１ａと蓄電池６の一端とに接続し、この他は図１と同一に構成したものである。なお、図１０では図１の第２のソフトスイッチング用コンデンサＣ２に相当するものを有しておらず、蓄電池６が図１の第２のソフトスイッチング用コンデンサＣ２と同様な働きをしているが、図１０で点線で示すように追加して第２のソフトスイッチング用コンデンサＣ２を設けることもできる。
【００６７】
図１０の蓄電池６は直流電源としての機能の他に、図１の第２のソフトスイッチング用コンデンサＣ２と同様な機能を有し、負方向に共振電流Ｉｒを流す時の電源として機能する。従って、図１０のモータ駆動装置においても図１のモータ駆動装置と実質的に同一の動作が生じ、実施例１と同様な効果を得ることができる。
なお、蓄電池６と第１の直流導体１ａとの間に第１３の変換用スイッチＱ１３と第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂとの両方が接続されているが、第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂはソフトスイッチング用リアクトルＬ２に対して直列に接続され、且つ第１３の変換用スイッチＱ１３と同時にオンになる時間は短いので、第３の変換回路７の動作を妨害しない。
【実施例３】
【００６８】
図１１に示すモータ駆動装置は、図１の第１及び第２のソフトスイッチング用コンデンサＣ１，Ｃ２を蓄電池又は整流平滑回路等の第１及び第２のソフトスイッチング用直流電源Ｃ１´，Ｃ２´に置き換え、この他は図１と同一に構成したものである。第２のソフトスイッチング用直流電源Ｃ２´の電圧は第１のソフトスイッチング用直流電源Ｃ１´の電圧よりも低く設定されている。図１１に示す第１及び第２のソフトスイッチング用直流電源Ｃ１´，Ｃ２´は、図１の第１及び第２のソフトスイッチング用コンデンサＣ１，Ｃ２と同様に機能する。従って、図１１の実施例３によっても図１の実施例１と同一の効果を得ることができる。なお、図１１の第１のソフトスイッチング用直流電源Ｃ１´を図１の第１のソフトスイッチング用コンデンサＣ１にすること、又は第２のソフトスイッチング用直流電源Ｃ２´を図１の第２のソフトスイッチング用コンデンサＣ２にすることもできる。
【実施例４】
【００６９】
図１２は実施例４に従う第２のソフトスイッチング用スイッチ手段Ｑｂａを示す。この第２のソフトスイッチング用スイッチ手段Ｑｂａは、図１，図１０，図１１の第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂの代りのものであって、第１，第２，第３及び第４のＦＥＴスイッチＱｂ１，Ｑｂ２，Ｑｂ３，Ｑｂ４をブリッジ接続した回路から成る。このブリッジ回路は４つの接続点８１，８２，８３，８４を有し、ソフトスイッチング用リアクトルＬ２は対の接続点８３，８４間に接続されている。接続点８１は一方の端子導体８１ａを介して第１の直流導体１ａに接続され、接続点８２は他方の端子導体８２ａと第２のソフトスイッチング用コンデンサＣ２又は蓄電池６又は直流電源Ｃ２´を介して第２の直流導体１ｂに接続される。
【００７０】
図１２の第２のソフトスイッチング用スイッチ手段Ｑｂａは、交流スイッチであって、第１及び第４のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂ１，Ｑｂ４をオンにすることによってソフトスイッチング用リアクトルＬ２に正方向電流を流し、第２及び第３のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂ２，Ｑｂ３をオンにすることによってソフトスイッチング用リアクトルＬ２に逆方向電流を流す。
【００７１】
図１２の第１〜第４のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂ１〜Ｑｂ４は寄生ダイオードを有しているので、第１及び第４のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂ１，Ｑｂ４の第１の組、又は第２及び第３のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂ２，Ｑｂ３の第２の組のいずれか一方のみをオン制御して正方向電流をソフトスイッチング用リアクトルＬ２に流し、逆方向電流を寄生ダイオードを通して流すこともできる。また、上記第１の組と第２の組とのいずれか一方をダイオードで構成することができる。即ち、２つのＦＥＴスイッチと２つのダイオードとの組み合せによるブリッジ回路とすることもできる。また、第１〜第４のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂ１〜Ｑｂ４を寄生ダイオードを含まない半導体スイッチとすることもできる。
図１２の第２のソフトスイッチング用スイッチ手段Ｑｂａを使用しても実施例１〜３と同様な効果を得ることができる。
【実施例５】
【００７２】
図１３に示す実施例５に従う第２のソフトスイッチング用スイッチ手段Ｑｂｂは、図１，図１０，図１１の第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂの代りのものであって、逆流阻止ダイオードＤｂ１，Ｄｂ２を伴った第１及び第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂ１，Ｑｂ２の並列回路から成る。    逆流阻止ダイオードＤｂ１，Ｄｂ２は第１及び第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂ１，Ｑｂ２に直列に接続されている。この第２のソフトスイッチング用スイッチ手段Ｑｂｂの一方の端子導体８５は第１の直流導体１ａに接続され、他方の端子導体８６はソフトスイッチング用リアクトルＬ２と第２のソフトスイッチング用コンデンサＣ２又は蓄電池６又は直流電源Ｃ２´を介して第２の直流導体１ｂに接続される。
【００７３】
図１３の第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂ１はソフトスイッチング用リアクトルＬ２に正方向電流を流す時にオン制御され、第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂ２は逆方向電流を流す時にオン制御される。
図１３の第２のソフトスイッチング用スイッチ手段Ｑｂｂは、第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂと同一の機能を有するので、実施例５によっても実施例１〜４と同一の効果を得ることができる。なお図１３の第２のソフトスイッチング用スイッチ手段Ｑｂｂから第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂ２を省くこともできる。また、第１及び第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂ１，Ｑｂ２を別の半導体スイッチに置き換えることができる。
【実施例６】
【００７４】
図１４は実施例６に従う変形されたソフトスイッチ制御手段３４ａを示す。図１４の変形されたソフトスイッチ制御手段３４ａは、図６の実施例１のソフトスイッチ制御手段３４と同一の機能を有するものであって、第１，第２，第３及び第４のタイマ９１，９２，９３，９４を使用して図８（Ｄ）（Ｅ）と同一の図１３（Ｄ）（Ｅ）の第１及び第２のソフトスイッチ制御信号Ｇａ，Ｇｂを作成する。
【００７５】
第１のタイマ９１はライン３５の図１５（Ａ）に示す鋸波電圧Ｖｔの立上り時点ｔ０に同期して時間幅ＴａのパルスＶ９１を図１５（Ｂ）に示すように形成する。時間幅Ｔａの終了時点ｔ１は、図８のｔ０時点又はｔ１０時点に対応している。第２のタイマ９２は第１のタイマ９１から出力されたパルスＶ９１の後縁時点ｔ１に同期して図１５（Ｃ）に示す時間幅ＴｂのパルスＶ９２を形成する。図１３のｔ２時点は図８のｔ１時点に対応している。第３のタイマ９３は第２のタイマ９２から出力されたパルスＶ９２の後縁に同期して図１５（Ｄ）に示す時間幅Ｔｃの低レベルパルスＶ９３を形成する。この低レベルパルスＶ９３の後縁時点ｔ５は、図８のｔ５時点に対応している。従って、第３のタイマ９３から出力される低レベルパルスＶ９３を第１のソフトスイッチング用制御信号Ｇａとして使用することができる。第４のタイマ９４は第１のタイマ９１の出力パルスＶ９１の後縁に同期して図１５（Ｅ）に示す時間幅ＴｄのパルスＶ９４を形成する。このパルスＶ９４の後縁時点図８のｔ３時点に対応している。従って、図１５（Ｅ）のパルスＶ９４を第２のソフトスイッチング用制御信号Ｇｂとして使用することができる。なお、第１，第２，第３及び第４のタイマ９１，９２，９３，９４で設定する時間幅Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄは図６と同様に形成された補正指令回路８２の補正指令Ｉｏ*で調整される。
【００７６】
図１５（Ｄ）（Ｅ）のパルスＶ９３，Ｖ９４は図８（Ｄ）（Ｅ）の第１及び第２のソフトスイッチ用制御信号Ｇａ，Ｇｂと同一のものであるので、実施例６によっても実施例１と同一の効果を得ることができる。なお、図１４の第２のタイマ９２を図１５のｔ０時点からｔ２時点までの時間幅（Ｔａ＋Ｔｂ）を計測するタイマに置き変えることができる。
【実施例７】
【００７７】
次に図16を参照して実施例7に従う変形された第1の変換制御手段3 1aを説明し、図17を参照して変形された第2の変換制御手段３２aを説明し、図１８を参照して変形された転流制御手段即ちソフトスイッチング制御手段３４ｂを説明する。
【００７８】
図１６の変形された第1の変換制御手段３１aは、図4の第1の変換制御手段３１から３つの遅延回路５２、４３、５４を省き、この他は図4と同一に形成したものである。従って、図16の第1及び第2の端子T1、T2から得られる第1及び第2の制御信号G1、G2は、図19（B）(C)及び図２０（A）(B) に示すように互いに位相反転した波形を有する。第3〜第6の制御信号G3〜G6も第1及び第2の制御信号G1、G2と同様に変形される。
【００７９】
図１７の変形された第2の変換制御手段３２aは図５の第2の変換制御手段３２から遅延回路５１´、５３´、５４´を省き、この他は図５と同一に形成したものである。
【００８０】
図１８の変形されたソフトスイッチング制御回路３４ｂは、図６のソフトスイッチング制御回路からV1及びV4設定回路７１、７４と比較器７５、７８とを省き、且つ図６の２つのOR 回路７９、８０の代わりに１つのOR回路８０ａを設け、この他は図６と実質的に同一に形成したものである。
【００８１】
図１８の一方の比較器７６の入力端子の接続は図６と同じであるが、図１８の他方の比較器７７の正入力端子は鋸波電圧Vｔのライン３５に接続され且つ負入力端子は第３の電圧レベル設定回路７３に接続されている。OR回路８０aの２つの入力端子は２つの比較器７６、７７の出力端子に接続されている。OR回路８０ａの出力端子は反転回路８１aを介して第１５の端子T15に接続されていると共に直接に第１６の端子T16に接続されている。
【００８２】
図１８の比較器７６、７７からは図１９（F）(G)に示すパルスがV76、V77が得られ、OR回路８０aからは図１９（E）に示す第２のソフトスイッチ制御信号Gbが得られ、反転回路８１aから図１９（D）に示す第１のソフトスイッチ制御信号Gaが得られる。
なお、図１９の（A）（B）（C）（D）（E）（F）（G）（H）（I）（J）は、図８の（A）（B）（C）（D）（E）（G）（H）（J）（K）（L）に対応する波形を示す。
【００８３】
図２０は実施例７に従うソフトスイッチング制御を図９と同様に示すものである。図２０（B）（E）（F）のG１、Ga、Gｂの波形のみが図９と相違する。図２０では第１の変換用スイッチＱ１のターンオフと第２の変換用スイッチＱ２のターンオンとが同時に行われ、第１の変換用スイッチＱ１のターンオンと第２の変換用スイッチＱ２のターンオフとが同時に行われている。残りの第３〜第１２の変換用スイッチＱ３〜Ｑ１２の上側の変換用スイッチと下側の変換用スイッチとのターンオンとターンオフとも同時に行われている。例えば、第１の変換用スイッチＱ１を図２０（Ｂ）に示すようにｔ２時点でターンオフ制御しても、第１の変換用スイッチＱ１の寄生ダイオードＤを通って電流が流れるので、ソフトスイッチングのための共振電流Ｉｒを流すことができる。図２０では第１のソフトスイッチング用コンデンサＣａがｔ０時点でオフに制御されている。しかし、電動機９の蓄積エネルギーの放出によって例えば、９−Ｑ１のＤ−Ｑｂ−Ｌ２−Ｃ２−Ｑ６のＤからなる経路の電流でソフトスイッチング用リアクトルＬ２の電流Ｉｒを流すことができ、実施例１の場合と同様に例えば第２のスナバ用コンデンサＣｑ２の電荷を共振で放出して第２の変換用スイッチＱ２のＺＶＳを達成することができる。
【００８４】
本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能なものである。
（１）  第１〜第１４の変換用スイッチＱ１〜Ｑ１４及び第１及び第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱａ，Ｑｂのそれぞれを、ＩＧＢＴ又は別の制御可能な半導体スイッチとここに並列に接続された個別又は寄生のダイオードとの組み合せに置き換えることができる。
また、図１，図１０，図１１等の各実施例において、第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱａの向きを図１と逆にすることができる。即ち、第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱａのドレインを第１の直流端子１ａに接続し、ソースを第１のソフトスイッチング用コンデンサＣ１に接続することができる。この場合は、第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱａの寄生ダイオードＤを通る電流が流れなくなった時点（ｔ１時点）で第１のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱａをオフ制御する。
（２）  図２０において第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱｂのターンオフを図９と同一のｔ１時点とすることができる。
（３）  スイッチ制御回路１２の一部をディジタル回路で構成することができる。
（４）  第１及び第２の変換回路３，５を単相回路にすることができる。
（５）  第３の変換回路７を降圧及び昇圧可能な別の変換回路にすることができる。
（６）  第１及び第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチＱａ，Ｑｂのための第１及び第２のソフトスイッチング制御信号Ｇａ，Ｇｂのタイミングをソフトスイッチング用リアクトルの電流又は電圧の検出に基づいて決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】実施例１に従うハイブリッド自動車のモータ駆動装置を示す回路図である。
【図２】図１の第１〜第１４の変換用スイッチ及び第１及び第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチの等価回路図である。
【図３】図１のスイッチ制御回路を詳しく示すブロック図である。
【図４】図３の第１の変換制御手段を示す回路図である。
【図５】図３の第２の変換制御手段を示す回路図である。
【図６】図３の第３の変換制御手段及びソフトスイッチ制御手段を示す回路図である。
【図７】図４の各部の状態を示す波形図である。
【図８】図１、図４及び図６の各部の状態を示す波形図である。
【図９】図１の第１及び第２の変換用スイッチのソフトスイッチング動作を説明するための図１〜図６の各部の状態を示す波形図である。
【図１０】実施例２のモータ駆動装置を示す回路図である。
【図１１】実施例３のモータ駆動装置を示す回路図である。
【図１２】実施例４の第２のソフトスイッチング用スイッチ手段を示す回路図である。
【図１３】実施例５の第２の第２のソフトスイッチング用スイッチ手段を示す回路図である。
【図１４】実施例６のソフトスイッチ制御手段を示すブロック図である。
【図１５】図１４の各部の状態を示す波形図である。
【図１６】実施例７の第１の変換制御手段を示す回路図である。
【図１７】実施例７の第２の変換制御手段を示す回路図である。
【図１８】実施例７のソフトスイッチ制御手段を示す回路図である。
【図１９】図１６及び図１８の各部の状態及び直流電圧Ｖｄｃの変化を示す波形図である。
【図２０】実施例７に従うソフトスイッチング動作を説明するために図１の各部の状態を図９と同様に示す波形図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ａ，１ｂ  第１及び第２の直流導体
３          第１の変換回路
５          第２の変換回路
７          第３の変換回路
８          ソフトスイッチング回路
Ｑａ，Ｑｂ  第１及び第２のソフトスイッチング用ＦＥＴスイッチ
Ｃ１，Ｃ２  第１及び第２のソフトスイッチング用コンデンサ
Ｌ２        ソフトスイッチング用リアクトル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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